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操作符重载之解引用与箭头操作符

2024-11-03 06:16:39   205人阅读

箭头操作符与众不同。它可能表现得像二元操作符一样：接受一个对象和一个成员名，对对象解引用以获取成员。不管外表如何，箭头操作符不接受显式形参。这里没有第二个形参，因为 -> 的右操作数不是表达式，相反，是对应着类成员的一个标识符。没有明显可行的途径将一个标识符作为形参传递给函数，相反，由编译器处理获取成员的工作。

理解1
当这样编写时:point->action();由于优先级规则，它实际等价于编写：(point->action)();换句话说，我们想要调用的是对 point->action 求值的结果。编译器这样对该代码进行求值：
1.如果 point 是一个指针，指向具有名为 action 的成员的类对象，则编译器将代码编译为调用该对象的 action 成员。
2.否则，如果 point是定义了 operator-> 操作符的类的一个对象，则 point->action 与 point.operator->()->action相同，即执行point的operator->()，然后使用该结果重复这三步。
3.否则，代码出错。

理解2
箭头操作符，一般都有左右两部分：a->b；如何开始：由a开始，分下面两种情况：
1、a是指针，那么就是我们熟悉的，指向我们a类型的成员数据或函数“b”；到这里，就结束了！
2、a是对象，那么a必须有成员函数"operator->"（否则会报错）。那么就调用a的operator->函数。由于operator->返回的可能是指针，也可能是对象，那么就又进入了下一轮递归：是指针还是对象，走1或2，如此递归。 如何结束：不管a是指针或者对象，最终都是走到指针结束。

理解3
重载箭头操作符必须返回指向类类型的指针，或者返回定义了自己的箭头操作符的类类型对象。
如果返回类型是指针，则内置箭头操作符可用于该指针，编译器对该指针解引用并从结果对象获取指定成员。如果被指向的类型没有定义那个成员，则编译器产生一个错误。
如果返回类型是类类型的其他对象（或是这种对象的引用），则将递归应用该操作符。编译器检查返回对象所属类型是否具有成员箭头，如果有，就应用那个操作符；否则，编译器产生一个错误。这个过程继续下去，直到返回一个指向带有指定成员的的对象的指针，或者返回某些其他值，在后一种情况下，代码出错。

示例
#include <iostream>

using namespace std;

class D
{
     public:
          void info(){cout << "I am D" << endl;}
};

class C
{
     public:
          void info(){cout << "I am C" << endl;}
          D* operator*(){return &m_d;}
          D* operator->(){return &m_d;}

     private:
          D m_d;
};

class B
{
     public:
          void info(){cout << "I am B" << endl;}
          C& operator*(){return m_c;}
          C& operator->(){return m_c;}
     private:
          C m_c;
};

class A
{
     public:
          void info(){cout << "I am A" << endl;}
          C* operator*(){return &m_c;}
          C* operator->(){return &m_c;}
     private:
          C m_c;
};

int main()
{
     A a;
     a->info();
     a->operator->()->info();

     B b;
     b->info();
    
     B *bp = &b;
     bp->info();
     A *ap = &a;
     ap->info();
    
     cout << endl << "deference test" << endl << endl;    
     A da;
     (*da)->info();
     B db;
     (*db)->info();
     (*db).info();
     (**db)->info();
     C dc;
     (*dc)->info();

     return 0;
}

运行结果
I am C
I am D
I am D
I am B
I am A

deference test

I am C
I am D
I am C
I am D
I am D

结果分析
箭头操作符和解引用操作符只有作用在类对象上，才会起重载作用；作用在指针上，按照原始的原生态指针的含义处理。

1、a->info();
首先，a是对象，而且有operator->,调用之，返回C*，是个指针。那么，接下来就是调用函数info，找到对应的C的成员函数。
2、a->operator->()->Print()；
a调用“->”返回的C*，是个指针；那么接下来就是调用C的成员函数。后面是个operator->(),正好是C的一个成员函数。
C的operator->返回的是D*，是个指针，那么再调用对应的D的成员函数info()；
即“a->operator->()->info()”中的operator->()需要看成一个C的成员函数（正好返回D*，可以调用箭头“->”）就好理解了。
3、b->info();
b是对象，调用operator->返回C对象，那么需要再次递归;C是对象，调用operator->返回D*，那么就是指针，可以走向结束：调用对应的函数info。
4、bp->info();
bp是指针，接下来就是调用函数info，找到对应的B的成员函数
5、ap->info();
ap是指针，接下来就是调用函数info，找到对应的A的成员函数

解引用分析：
6、 (*da)->info();da是A类型的对象，(*da)调用operator*返回指向C类型的指针，后同箭头操作符操作规则；
7、(*db)->info()和(*db).info();db是B的对象(*db)返回指向C类型的对象的引用，即(*db)是一个类型为C的对象，->后同箭头操作符操作规则；.操作符直接调用该对象的成员。
8、(*dc)->info();dc是C类型的对象，(*dc)调用operator*返回指向D类型的指针，后同箭头操作符操作规则；

上面的例子仅仅是为了便于理解解引用操作符和箭头操作符，并没有实用价值。在STL源码中，operator*返回对象的引用，operator->返回对象的指针；此处的对象即对应容器中的元素。

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